Разработка GSM-сигнализации - Курсовая работа

Разрабатываемая GSM-сигнализация предназначена для оповещения, персонала зданий и сооружений о нарушении охранного режима и состояния пожарной обстановки при срабатывании пожарных датчиков (температурного, датчика задымления и т.д.). Сигнал от сработавшего датчика охранной или пожарной сигнализации с помошью сотовой связи, отправляется на запрограммированный номер. Данное устройство не содержит, каких либо дополнительных средств защиты от различных генераторов шума и блокираторов, но в нем заложена возможность дополнительного канала связи в виде подключения устройства к локальной сети Ethernet (программирование и подключение к локальной сети в данной работе не описывается). Данная работа содержится описание двух основных направлений работы над устройством: разработка ПО микроконтроллера; В качестве основного исполнительного модуля сигнализации GSM используется 32 битный микроконтроллер STM32F407VGT [1], разработка приложения для встраиваемой системы выполняется на языке Си с использованием среды разработки Keil UVISION4, используя компилятор armcc.Основные функции, которые должно выполнять устройство: подключение и контроль состояния различных датчиков, отправка сообщений владельцу GSM-сигнализации о нарушении охранного режима, пожарной обстановке.Также должна обеспечиваться возможность подключения дополнительных датчиков например датчиков влажности с возможностью задания порогов срабатывания датчиков с помощью программного обеспечения. Почти все современные датчики по типу действия являются активными - питаются от цепей напряжением от 10 до 30 Вольт и при изменении своего состояния например при срабатывании пожарного датчика или нарушении охранной зоны изменяют внутреннее сопротивление датчика тем самым изменяя напряжение снимаемого с делителя напряжения подключенного параллельно данному шлейфу в нашем устройстве. Шлейф для охранно-пожарной сигнализации это электрическая цепь, соединяющая выходные цепи извещателей, включающая в себя вспомогательные элементы и соединительные провода и предназначенная для передачи на приемно-контрольный прибор извещений, а в некоторых случаях и для подачи электропитания на извещатели. Для шлейфа в нормативных документах [3] приведено требование об обязательном контроле исправности шлейфов системы пожарной сигнализации.Устройство должно иметь по меньшей мере 4 входа. Так как сигнализация требует дистанционного отключения, включения каналов охраны (в нашем случае каждый номер канала охраны соответствует своему номеру шлейфа) то будет использоваться модуль четырех канального дистанционного управления 433 МГЦ - MP324 Рис. Например к одному каналу подключены все датчики охраны внутри здания, другой канал все наружные датчики охраны - периметровая охрана. Соответственно нажимаем одну кнопку ставим весь объект на охрану, нажимаем вторую, снимаем все с охраны, нажимаем третью ставим не охрану периметр, но охрана внутри здания выключена.Каждый канал должен иметь два настраиваемых уровня входного напряжения для оповещения об аварии на данном шлейфе (короткое замыкание, обрыв) и два дополнительных уровня для оповещения (пожарные датчики работают в паре и имеют два порога, срабатывании одного датчика соответствует сообщению - предупреждение, срабатывание двух - пожар).Пред программированием и воплощением сигнализации в железе согласно техническому заданию на устройство, составляется принципиальная электрическая схема, для него подбираются необходимые электронные компоненты согласно питающему напряжению, требованиям к суммарному потреблению и дополнительным требованиям.К основным компонентам применяемым в нашем устройстве являются: микроконтроллер STM32F407VGT в корпусе LQFP - 100, GSM модуль SIM900E. Так как микроконтроллер имеет 100 выводов и при начальном проектировании, количества выводов было недостаточно, то были применены аналоговые мультиплексоры в цепях аналоговых и дискретных входов. Так как мы используем FREERTOS, а за использование ядра операционной системы реального времени OCPB приходится платить: расходом памяти для хранения ядра, расход памяти для хранения стэка каждой задачи, таймеров семафоров, мьютексов и других объектов ОСРВ. Источником опорной частоты служит внешний кварцевый резонатор 8MHZ, используется контур фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ для разгона системной частоты до 168 MHZ. Основные характеристики GSM модуля SIM900E: два диапазона GSM 900/1800 МГЦ (частота работы определяется при вставленной Sim карте), управление AT командами, класс мощности 4 (2 Вт в диапазонах 900 МГЦ), класс мощности 1 (1 Вт в диапазонах 1800 МГЦ).Текущее напряжение с датчиков снимается с выводов SH_ADC1… SH_ADC16 - это аналоговые входа, они подаются в микроконтроллер не на прямую, а мультиплексируются аналоговыми мультиплексорами Рис 3.2.2. На Рис 3.2.2 шлейфа сигнализации SH_ADC1 - SH_ADC8 мультиплексируются на два вывода ключа 1D и 2D напряжение с этих выводов подаются для измерения в микроконтроллер. Наше устройства содержит два таких ключа для ввода напряжений шлейфов, таким об

Содержание

Список принятых сокращений

Введение

1. Задание на разрабатываемое устройство

1.1 Требования к охранным, пожарным шлейфам

1.2 Требования к входным и выходным исполнительным органам

1.3 Требования к конфигурированию и настройке устройства

2. Электронные компоненты печатной платы

2.1 Технические характеристики и параметры основных компонентов печатной платы

2.2 Применяемые схемотехнические решения

3. Программное обеспечение микроконтроллера

3.1 Основная структура проекта

3.2 Задачи операционной системы реального времени

3.3 Взаимодействие задач и прерываний

3.4 Функции обработчиков прерываний

3.5 RTOS задачи проекта

3.6 Передача параметров настройки по USB

4. Программное обеспечение Windows Form C#

4.1 Определение общей структуры приложения

4.2 Создание библиотеки из ссылочных типов содержащие поля данных

4.3 Основная сборка проекта

Заключение

Список литературы

Приложения